Europas Reparaturroboter im All: Wie sie defekte Satelliten retten sollen

Satellitenbetreiber haben heute nur wenige Möglichkeiten, wenn ihren Satelliten der Treibstoff ausgeht, die Solarpaneele beschädigt sind oder Fehlermeldungen den Betrieb lahmlegen.

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Manche Softwareprobleme lassen sich von der Erde aus beheben, für bestimmte Hardware-Macken finden Ingenieurinnen und Ingenieure Umgehungslösungen. Doch wenn ein Satellit gewartet werden muss, gibt es im All im Grunde keinen Pannendienst, den man rufen könnte.

Die Folge: Viele ausgediente Satelliten landen in sogenannten Friedhofsorbits. Im schlimmsten Fall trudeln sie unkontrolliert durchs All, gefährden andere Raumfahrzeuge und vergrößern den Schrottgürtel im Orbit.

Angesichts der rasant wachsenden Zahl von Raumfahrzeugen arbeiten Europas Ingenieurteams an Robotern, die ältere Satelliten länger einsatzfähig halten oder funktionslose Exemplare gezielt aus stark genutzten Umlaufbahnen schieben sollen.

„Das ist wie ein Abschleppwagen auf der Autobahn“, sagt Stéphanie Behar-Lafenêtre, Projektleiterin bei Thales Alenia Space für die von der Europäischen Union finanzierte Mission European Robotic Orbital Support Services (EROSS).

Ihr Ziel: Im Jahr 2028 soll ein kleiner, in Europa gebauter Satellit mit einem Roboterarm zu einer Demonstrationsmission starten.

Dort soll er sein Ziel ansteuern, den Satelliten umfliegen und so zunächst eine Inspektion aus der Nähe durchführen. Anschließend will das Team zeigen, dass der Roboter den Satelliten einfangen und betanken kann. Thales Alenia Space entwickelt außerdem universelle Andockpunkte nach USB-Vorbild, mit denen sich Bauteile im All leichter zusammensetzen lassen.

Ab Anfang der dreißiger Jahre sollen EROSS-Abschleppdienste dann zahlenden Kundinnen und Kunden zur Verfügung stehen.

„Die Idee ist, dass man einfach einen Dienst bestellt – zum Abschleppen an einen anderen Ort, für eine Reparatur oder zum Betanken. Wir wollen Services für Raumfahrzeuge anbieten, die dafür ursprünglich gar nicht vorgesehen waren“, sagt sie im Gespräch mit Euronews Next.

Genau das ist der entscheidende Punkt. Die meisten Satelliten im Erdorbit wurden nie für Wartung ausgelegt. Man ging davon aus, dass sie nach dem Start eigenständig arbeiten, bis der Treibstoff verbraucht ist oder ein kritischer Defekt auftritt.

Heute umkreisen jedoch fast 15.000 aktive Satelliten die Erde, dazu kommen mehrere Tausend ausgefallene Systeme. Klar ist: Wartung direkt im Orbit wird zu einem eigenen Geschäftsfeld – inklusive Technik, die auch „unkooperative“ Raumfahrzeuge einfangen und reparieren kann.

Jean-Luc Maria, Mitgründer und Chef des französischen Unternehmens ExoTrail, sieht darin einen logischen Schritt: Früher galten Satelliten als Werkzeuge für Forschung und Exploration, heute zählen sie zur kritischen Infrastruktur des Alltags.

„Erreicht diese Infrastruktur eine gewisse kritische Masse, entstehen neue Bedürfnisse, nämlich sie effizient zu managen“, sagt der Ingenieur zu Euronews Next. „Im Grunde ist es einfach: So wie Autobahnen und Mobilfunkmasten Wartungsteams brauchen, brauchen Satelliten sie auch.“

Unvorbereitete Satelliten einfangen

Die technischen Hürden für Wartung im Orbit sind enorm. „Wir müssen etwas identifizieren und greifen, das keinerlei dafür vorgesehene Struktur hat“, erklärt Behar-Lafenêtre. Beim EROSS-Einsatz zielt das Roboterschiff deshalb auf den Metallring, über den der Satellit ursprünglich mit der Trägerrakete verbunden war.

Dieser Ring ist zwar weder genormt noch bei allen Modellen vorhanden, er steckt aber in rund drei Vierteln aller Raumfahrzeuge – und er ist immer besonders stabil konstruiert.

„Sobald man ihn gepackt hat, kann man den Satelliten abschleppen“, so Behar-Lafenêtre.

„Dann übernehmen wir die Lage- und Bahnkontrolle und können ihn in eine andere Umlaufbahn bringen. Wir können all die Funktionen ersetzen, zu denen das Raumfahrzeug selbst nicht mehr in der Lage ist“, sagt sie.

Einige Satellitenkonstellationen bereiten sich bereits gezielt auf künftige Wartung vor. Die Eutelsat-OneWeb-Satelliten tragen zum Beispiel eine seitliche Magnetplatte.

„Das ist ein sehr gutes Beispiel“, sagt Maria. „Wir wissen, dass wir theoretisch eine Gegenplatte konstruieren könnten, um einen OneWeb-Satelliten anzudocken, der irgendwann gewartet werden muss.“

ExoTrail bietet schon heute erste Dienste für andere Satellitenbetreiber an – mit einem Raumfahrzeug, das das Unternehmen „Spacevan“ nennt.

Die Plattform flog erstmals im Jahr 2023 mit einer SpaceX-Rakete ins All. Sie nimmt kleine Satelliten auf und bringt jeden einzelnen präzise in seine Zielbahn – ähnlich wie ein Lieferdienst, der Pakete bei Haushalten und Unternehmen absetzt.

Maria spricht von „frühen Services“, einer Art Mitfahrgelegenheit im All für die letzte Etappe der Reise. Nun arbeitet ExoTrail an einem deutlich ambitionierteren Ziel: vollständige Rendezvous- und Andockmanöver, die Inspektionen, Lebensdauerverlängerung, Betankung und am Ende echte Reparaturen im Orbit ermöglichen.

Ein weiterer wichtiger Geschäftsbereich ist für ExoTrail das gezielte Absenken von Satellitenbahnen. Dabei drückt der Dienstleister den Satelliten seines Kunden kontrolliert in Richtung einer abgelegenen Meeresregion. Im vergangenen Monat gab das Unternehmen eine Partnerschaft mit der japanischen Raumfahrtfirma Astroscale bekannt. Gemeinsam wollen sie bis 2030 demonstrieren, wie sich Satelliten so präzise entsorgen lassen.

Rechtliche Hürden und ein unsicherer Markt

Neben der Technik bleibt auch der rechtliche Rahmen unklar. Was passiert, wenn bei einem Wartungseinsatz zwei Satelliten kollidieren – wer haftet? Und welche Gesetze gelten, wenn ein französisches Servicemodul an einem japanischen Satelliten andockt? Solche Fragen diskutieren Frankreich, Japan und andere Staaten derzeit, etwa im Rahmen eines EU-Weltraumrechts und bilateraler Abkommen.

Offen ist zudem, wer die Dienste im Orbit bezahlt und wie groß der Markt tatsächlich wird. „Das ist schwer abzuschätzen, es ist ein klassisches Henne-Ei-Problem“, räumt Behar-Lafenêtre ein. „Man muss erst beweisen, dass man es kann, damit überhaupt Interesse entsteht, den Service zu kaufen.“

Am klarsten zeichnet sich der erste Markt weit über unseren Köpfen ab, in mehr als 35.000 Kilometern Höhe: der geostationäre Orbit. Dort betreiben Telekommunikationsunternehmen alternde Flotten, die sie lieber pflegen als komplett ersetzen würden.

Mit neuen Mega-Konstellationen im niedrigen Erdorbit, die alternative Telekommunikationsdienste anbieten, verliert der geostationäre Orbit an Attraktivität für Frischstarts. Umso interessanter werden dort Services, die die Lebensdauer bestehender Satelliten verlängern.

Wartung im All hat zudem eine stark militärische Dimension – und damit potenziell eine robuste Nachfrage. Die Fähigkeit, Satelliten im Orbit zu inspizieren, anzufliegen und zu manipulieren, gilt im Verteidigungsbereich als Schlüsseltechnologie.

„Im Kern ist das ein dualer Ansatz“, sagt Maria. Russland, China und Indien haben in diesem Feld bereits beeindruckende Fähigkeiten demonstriert. China versetzte im Jahr 2022 einen geostationären Satelliten um mehrere Tausend Kilometer, Indien zeigte vor wenigen Monaten ein Andockmanöver im All.

„Ein langer Weg“

Ganz reibungslos verläuft die Entwicklung nicht. Die US-Raumfahrtbehörde NASA stieß mit ihrer Mission OSAM‑1 (On‑orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing) selbst auf das Henne-Ei-Problem. Sie strich das Projekt 2024, nachdem die Kosten explodierten und ein kommerzieller Markt für die Betankung unvorbereiteter Satelliten ausblieb.

Der US-Konzern Northrop Grumman betreibt dagegen seit 2020 sogenannte Mission Extension Vehicles im geostationären Orbit, die die Lebensdauer von Intelsat-Satelliten verlängern. Das nächste Missionsfahrzeug des Unternehmens, das noch in diesem Jahr starten soll, setzt auf weiterentwickelte Robotik: Es soll Module zur Lebensdauerverlängerung montieren, Inspektionen und Reparaturen durchführen und sogar Weltraumschrott beseitigen.

Neben Thales Alenia Space und ExoTrail arbeiten mehrere europäische Firmen an eigenen Wartungsdiensten.

ClearSpace, ein Schweizer Start-up, hat von der Europäischen Weltraumorganisation ESA einen Auftrag für die erste aktive Schrottbeseitigung im All im Jahr 2027 erhalten. Ihr System nutzt zwei Satelliten, die im Tandem arbeiten – bei der weltweit ersten kommerziellen Mission zur aktiven Beseitigung von Trümmern im niedrigen Erdorbit. Später in diesem Jahrzehnt will ClearSpace zudem demonstrieren, wie sich mit dieser Technologie ein Satellit im geostationären Orbit andocken und seine Lebensdauer verlängern lässt.

Ein weiterer wichtiger Akteur ist das italienische Unternehmen D‑Orbit. Es startete mit dem ION Satellite Carrier, einem Konzept ähnlich zu ExoTrails „Spacevan“, und arbeitet nun an einer „zirkulären Weltraumwirtschaft“, in der Weltraumschrott als Ressource dient. Im Jahr 2024 unterschrieb D‑Orbit mit der ESA einen Vertrag für die Mission RISE. Sie soll 2028 demonstrieren, wie ein Satellit im geostationären Orbit sicher angesteuert und angedockt werden kann, um seine Nutzungsdauer zu verlängern.

Bis 2030 dürfte sich abzeichnen, welche Zukunft die Wartung im Orbit wirklich hat. In vielleicht zehn Jahren könnte eine Technologie, die heute noch nach Science-Fiction klingt, zum normalen Bestandteil des europäischen Weltraummanagements werden.

Maria mahnt dennoch zur Bodenhaftung. „Wir brauchen ein schrittweises Vorgehen“, sagt er.

Ein unkooperatives, schnell rotierendes Raumfahrzeug mitten im All einzufangen, bleibt vorerst Stoff für Hollywoodfilme. „Insgesamt wird das für alle Unternehmen wahrscheinlich ein langer Weg“, sagt er mit einem Lächeln.

Dennoch nimmt der einfache europäische Pannenwagen für den Orbit Gestalt an. Mit ihm wächst die Aussicht, Raumfahrzeuge im Wert von Hunderten Millionen Euro zu betanken und zu retten – und damit die Lebensdauer der Infrastruktur zu verlängern, die unseren Planeten vernetzt.